JPS63170427A - Production of fiber-reinforced prepreg - Google Patents

Production of fiber-reinforced prepreg

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JPS63170427A
JPS63170427A JP54887A JP54887A JPS63170427A JP S63170427 A JPS63170427 A JP S63170427A JP 54887 A JP54887 A JP 54887A JP 54887 A JP54887 A JP 54887A JP S63170427 A JPS63170427 A JP S63170427A
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resin
fine particles
prepreg
resins
fiber
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中江 武次
Akimitsu Matsuzaki
松崎 陽充
Nobuyuki Odagiri
小田切 信之
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Abstract

PURPOSE:To obtain a prepreg having remarkably improved tensile strength in the direction other than the fiber axis direction, interlaminar strength, etc., while suitable sustaining tackiness and flexibility, by blending a base resin with fine resin particles and then blending the resultant blend with reinforcing long fibers. CONSTITUTION:A base resin is blended with fine particles made of a resin as a material to prepare a blend, which is then combined with reinforcing fibers consisting of filaments to produce a prepreg. An epoxy resin, particularly made from an aromatic amine, e.g. tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, etc., as a precursor is preferred as the base resin. Fine resin particles are preferably polyamide, polybenzmidazole, etc., and preferably have certain partial compatibility with the base resin.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、先進複合材料として、強度、弾性率、さらに
はこれらを比重で除した、比強度、比弾性率の大なるこ
とを要求される構造体に用いられるプリプレグの製造方
法に関する。ざらに詳しくは、プリプレグの粘着性と柔
軟性を確保しつつ強化繊維の繊維軸方向以外の強度、特
に、非繊維軸引張強度、層間強度、層間靭性、耐衝撃性
に対して顕著に改良のなされた構造体を与えるプリプレ
グの製造方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is an advanced composite material that is required to have high strength, high elastic modulus, and high specific strength and high specific elastic modulus, which are obtained by dividing these by specific gravity. The present invention relates to a method for manufacturing prepreg used in structures such as In more detail, while ensuring the adhesiveness and flexibility of the prepreg, the strength of the reinforcing fibers in directions other than the fiber axis, in particular, the non-fiber axis tensile strength, interlaminar strength, interlaminar toughness, and impact resistance, has been significantly improved. The present invention relates to a prepreg manufacturing method that provides a manufactured structure.

[従来の技術] 先進複合材料は、強化繊維と、マトリックス樹脂を必須
の構成要素とする不均一材料であり、このため、繊維軸
方向の物性とそれ以外の方向の物性に大きな差が存在す
る。たとえば、落錘衝撃に対する抵抗性は層間剥離強度
によって支配され、強化繊維の強度を向上させても複本
的な改良には結びつかないことが知られている。このた
め、繊維軸方向以外の物性を改良することを目的として
、マトリックス樹脂の靭性を改良することの他に、種々
の方法による改良が提案されている。
[Conventional technology] Advanced composite materials are non-uniform materials with reinforcing fibers and matrix resin as essential components, and therefore there is a large difference in physical properties in the fiber axis direction and physical properties in other directions. . For example, it is known that resistance to falling weight impact is controlled by delamination strength, and improving the strength of reinforcing fibers does not lead to multiple improvements. Therefore, in addition to improving the toughness of the matrix resin, improvements using various methods have been proposed for the purpose of improving physical properties in directions other than the fiber axis direction.

■USP  3,472,730(1969年)では、
繊維強化シートの片面あるいは両面にエラストマー性物
質により改質した熱硬化性樹脂からなる独立外層フィル
ム(separate Exterior Film)
を配することにより層間剥離力の改善がなされることが
開示ざれている。
■USP 3,472,730 (1969),
A separate exterior film consisting of a thermosetting resin modified with an elastomeric substance on one or both sides of a fiber-reinforced sheet.
It has been disclosed that the interlayer peeling force can be improved by disposing a .

■特開昭51−58.i84  (特公昭58−312
96 )では、繊維強化エポキシ樹脂プリプレグの表面
にポリエーテルスルホンフィルムを存在させることで、
成形性および曲げ強度の改善がなされることが開示され
ている。
■Unexamined Japanese Patent Application 1977-58. i84 (Special public service 1986-312)
96), by making a polyether sulfone film exist on the surface of a fiber-reinforced epoxy resin prepreg,
It is disclosed that improvements in formability and bending strength are achieved.

■特開昭54−3879.特開昭56−115216.
特開昭60−44334では、繊維強化シートの層間に
短繊維チップ、チョツプドストランド、ミルドファイバ
ーを配し、層間強度の向上がなされることが開示されて
いる。
■Unexamined Japanese Patent Publication No. 54-3879. Japanese Patent Publication No. 56-115216.
JP-A No. 60-44334 discloses that short fiber chips, chopped strands, and milled fibers are arranged between the layers of a fiber-reinforced sheet to improve the interlayer strength.

■特開昭60−63229では、繊維強化プリプレグの
層間にエラストマーで改質したエポキシ樹脂フィルムを
配して層間強度の改善がなされることが開示されている
(1) JP-A-60-63229 discloses that interlaminar strength can be improved by disposing an epoxy resin film modified with an elastomer between the layers of fiber-reinforced prepreg.

■U S P 4,539,253 (1985年) 
(対応特開昭60−231738>では、繊維強化プリ
プレグの層間に軽量繊維を基材とする不織布、織布、マ
ット、キャリアーにエラストマーで改質したエポキシ樹
脂を含浸させたフィルムを配して層間強度の改善がなさ
れることが開示されている。
■USP 4,539,253 (1985)
(Corresponding Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-231738> discloses that non-woven fabrics, woven fabrics, mats, or carriers made of lightweight fibers are arranged between layers of fiber-reinforced prepreg, and a film made of a carrier impregnated with epoxy resin modified with an elastomer. It is disclosed that an improvement in strength is achieved.

■tJ S P 4.604.319 (1986年)
 (対応特開昭60−231738>では、繊維強化プ
リプレグの層間に熱可塑性樹脂フィルムを配して層間強
度の改善がなされることが開示されている。
■tJSP 4.604.319 (1986)
(Corresponding Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-231738> discloses that interlaminar strength can be improved by disposing a thermoplastic resin film between the layers of fiber-reinforced prepreg.

これらの手法は、その効果が不十分であるばかりでなく
、それぞれに欠点を有している。エラストマー改質熱硬
化性樹脂を含む独立外層フィルムを用いた場合には、エ
ラストマーの含量が多くなると耐熱性が低下し、エラス
トマーの含量が少ないと層間強度の改善効果は、非常に
少ない。
These methods are not only insufficiently effective, but also have their own drawbacks. When using an independent outer layer film containing an elastomer-modified thermosetting resin, the heat resistance decreases when the elastomer content increases, and the effect of improving interlaminar strength is very small when the elastomer content is low.

また、熱可塑性樹脂フィルムを用いた場合には耐熱性の
良好な熱可塑性樹脂フィルムを用いることにより耐熱性
と層間強度の改善効果の両立がなされるが熱硬化性樹脂
の利点である粘着性が失われる。また、耐溶剤性が良く
ないという熱可塑性樹脂の一般的欠点が複合材料に反映
してしまう。
In addition, when a thermoplastic resin film is used, it is possible to achieve both heat resistance and interlaminar strength improvement effects by using a thermoplastic resin film with good heat resistance, but the adhesiveness, which is an advantage of thermosetting resin, is Lost. Moreover, the general drawback of thermoplastic resins, such as poor solvent resistance, is reflected in the composite material.

また、短繊維チョップ、チョツプドストランドミルドフ
ァイバーを用いることは、層間を厚くするため、コンポ
ジット全体としての強度低下を招く。
Furthermore, the use of chopped short fibers or chopped strand milled fibers increases the thickness between layers, resulting in a decrease in the strength of the composite as a whole.

なお、特開昭58−205758には、シートモールデ
ィングコンパウンドの表面に熱可塑性樹脂の粉末を付着
せしめることで表面の保護、着色を容易にする効果が示
されているが、本発明とは構成、効果が、全く異なつ、
ている。また、特公昭61−29265には、シート材
料の外層にそれより薄いシート材料を密着させた複合シ
ートを用いて、仕上り外観の良好な複合材料を得ている
が、これも本発明とは構成、効果が、全く異なっている
Note that JP-A-58-205758 discloses the effect of attaching thermoplastic resin powder to the surface of a sheet molding compound to facilitate surface protection and coloring. The effect is completely different,
ing. Furthermore, in Japanese Patent Publication No. 61-29265, a composite sheet with a thinner sheet material adhered to the outer layer of the sheet material is used to obtain a composite material with a good finished appearance, but this is also different from the present invention. , the effects are completely different.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明者らはこれらの問題点を解決すべく鋭意検討を行
なった結果、上記欠点のない、かつ、物性が大幅に改良
された複合材料を与えるプリプレグの製造方法を発明す
るに到った。
[Problems to be Solved by the Invention] As a result of intensive studies to solve these problems, the present inventors have developed a prepreg that does not have the above drawbacks and provides a composite material with significantly improved physical properties. He came to invent a manufacturing method.

[問題点を解決するための手段] 本願発明は前記特許請求の範囲の欄に記載のとおりの構
成を有する。
[Means for Solving the Problems] The present invention has the configuration as described in the claims section.

本発明に構成要素[A]として用いられる要素は長繊維
から成る強化繊維である。本発明に用いる強化繊維は、
一般に先進複合材料として用いられる耐熱性および引張
強度の良好な繊維である。
The element used as component [A] in the present invention is a reinforcing fiber made of long fibers. The reinforcing fiber used in the present invention is
It is a fiber with good heat resistance and tensile strength that is generally used as an advanced composite material.

たとえば、その強化繊維には、炭素繊維、黒鉛繊維、有
機高弾性繊維(例えばアラミド繊維等)、炭化ケイ素繊
維、アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカーバイ
ド繊維、ガラス繊維があげられる。このような補強繊維
は、同じプリプレグについてただ1種類のものを使用し
てもよいし、異なる種類の補強繊維を規則的に、または
不規則に並べて使用してもよい。通常、比強度、比弾性
率が高いことを要求される用途には単一方向プリプレグ
が最も適しているが、長繊維マットや織物などのシート
形態や組み紐などあらかじめ加工したものを使用するこ
とも可能である。
For example, the reinforcing fibers include carbon fibers, graphite fibers, organic high elastic fibers (such as aramid fibers), silicon carbide fibers, alumina fibers, boron fibers, tungsten carbide fibers, and glass fibers. Only one type of such reinforcing fibers may be used for the same prepreg, or different types of reinforcing fibers may be used regularly or irregularly arranged. Generally, unidirectional prepreg is most suitable for applications that require high specific strength and specific modulus, but sheet forms such as long fiber mats and woven fabrics, and pre-processed prepregs such as braided cords may also be used. It is possible.

本発明に構成要素[B]として用いられる要素はベース
樹脂である。
The element used as component [B] in the present invention is a base resin.

本発明に用いるベース樹脂には熱硬化性樹脂および熱硬
化性樹脂と熱可塑性樹脂を混合した樹脂が挙げられる。
Base resins used in the present invention include thermosetting resins and resins in which thermosetting resins and thermoplastic resins are mixed.

本発明に用いる熱硬化性樹脂は、熱または光や電子線な
どの外部からのエネルギーにより硬化して、少なくとも
部分的に三次元硬化物を形成する樹脂であれば特に限定
されない。好ましい熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹
脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端
を有する樹脂、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を
有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エ
ステル末端を有する樹脂があげられる。これらは、一般
に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いることができる。ま
た、適宜、これらの熱硬化性樹脂を混合して用いること
も可能である。
The thermosetting resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is a resin that can be cured by heat or external energy such as light or an electron beam to at least partially form a three-dimensional cured product. Preferred thermosetting resins include epoxy resins, maleimide resins, polyimide resins, resins with acetylene ends, resins with vinyl ends, resins with allyl ends, resins with nadic acid ends, and resins with cyanate ester ends. can give. These can generally be used in combination with a curing agent or a curing catalyst. Moreover, it is also possible to use a mixture of these thermosetting resins as appropriate.

本発明に適した熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用い
られる。特に、アミン類、フェノール類、炭素炭素二重
結合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ま
しい。具体的には、アミン類を前駆体とするエポキシ樹
脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン
、トリグリシジル−p−アミンフェノール、トリグリシ
ジル−m−アミノフェノール、トリグリシジルアミンフ
レゾールの各種異性体、フェノール類を前駆体とするエ
ポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型
エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
タレゾールノボラック型エポキシ樹脂、炭素炭素二重結
合を有する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂としては
脂環式エポキシ樹脂等が、あげられるが、これに限定さ
れない。
Epoxy resin is used as a thermosetting resin suitable for the present invention. Particularly preferred are epoxy resins whose precursors are amines, phenols, and compounds having carbon-carbon double bonds. Specifically, as epoxy resins using amines as precursors, various isomers of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminephenol, triglycidyl-m-aminophenol, triglycidylamine furesol, and phenols are used. As the epoxy resin used as a precursor, bisphenol A type epoxy resin,
Bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin,
Examples of the Talesol novolac type epoxy resin and the epoxy resin whose precursor is a compound having a carbon-carbon double bond include, but are not limited to, alicyclic epoxy resins.

またこれらのエポキシ樹脂をブロム化したブロム化エポ
キシ樹脂も用いられる。テトラグリシジルジアミノジフ
ェニルメタンに代表される芳香族アミンを前駆体とする
エポキシ樹脂は耐熱性が良好で強化11i1との接着性
が良好なため本発明に最も適している。
Brominated epoxy resins obtained by brominating these epoxy resins may also be used. An epoxy resin whose precursor is an aromatic amine such as tetraglycidyldiaminodiphenylmethane is most suitable for the present invention because it has good heat resistance and good adhesion to the reinforcement 11i1.

エポキシ樹脂はエポキシ硬化剤と組合せて、好ましく用
いられる。エポキシ硬化剤はエポキシ基と反応しうる活
性基を有する化合物であればこれを用いることができる
。好ましくは、アミノ基、酸無水物基、アジド基を有す
る化合物が適している。具体的には、ジシアンジアミド
、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミン安
息香酸エステル類が適している。具体的に説明すると、
ジシアンジアミドはプリプレグの保存性に優れるため好
んで用いられる。またジアミノジフェニルスルホンの各
種異性体は、耐熱性の良好な硬化物を与えるため本発明
には最も適している。アミノ安息香酸エステル類として
は、トリメチレングリコールジ−p−7ミノベンゾエー
トやネオペンチルグリコールジ−p−7ミノベンゾエー
トが好んで用いられ、ジアミノジフェニルスルホンに比
較して、耐熱性に劣るものの、引張強度に優れるため、
用途に応じて選択して用いられる。
Epoxy resins are preferably used in combination with epoxy curing agents. Any compound having an active group capable of reacting with an epoxy group can be used as the epoxy curing agent. Preferably, compounds having an amino group, an acid anhydride group, or an azide group are suitable. Specifically, dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenylsulfone, and amine benzoic acid esters are suitable. To explain specifically,
Dicyandiamide is preferably used because it has excellent pre-preg stability. Further, various isomers of diaminodiphenylsulfone are most suitable for the present invention because they give cured products with good heat resistance. As aminobenzoic acid esters, trimethylene glycol di-p-7 minobenzoate and neopentyl glycol di-p-7 minobenzoate are preferably used, and although they have inferior heat resistance compared to diaminodiphenylsulfone, Due to its excellent strength,
It is selected and used depending on the purpose.

本発明に、マトリックス樹脂として、上記の熱硬化性樹
脂に熱可塑性樹脂を混合して用いることも好適である。
In the present invention, it is also suitable to use a mixture of the above thermosetting resin and a thermoplastic resin as the matrix resin.

本発明に好適な熱可塑性樹脂は、主鎖に、炭素炭素結合
、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結
合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオ
エーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合、カル
ボニル結合から選ばれる結合を有する熱可塑性樹脂であ
り、より好ましくは、ポリアクリレート、ポリアミド、
ポリアラミド、ポリエステル、ポリカーボナート、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリ
イミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンのようなエ
ンジニアニングプラスチックに属する熱可塑性樹脂の一
群である。特に、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエー
テルケトンは耐熱性に優れるので本発明に最適である。
Thermoplastic resins suitable for the present invention include carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds, urea bonds, thioether bonds, sulfone bonds, imidazole bonds, and carbonyl bonds in the main chain. A thermoplastic resin having a bond selected from, more preferably polyacrylate, polyamide,
It is a group of thermoplastic resins belonging to engineering plastics such as polyaramid, polyester, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyether sulfone, and polyether ether ketone. In particular, polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyether sulfone, and polyether ether ketone are optimal for the present invention because they have excellent heat resistance.

これらの熱可塑性樹脂は、市販のポリマーを用いても良
く、また、市販のポリマーより分子口の低い、いわゆる
オリゴマーを用いても良い。オリゴマーとしては、熱硬
化性樹脂と反応しうる官能基を末端または分子鎖中に有
するオリゴマーがざらに好ましい。
As these thermoplastic resins, commercially available polymers may be used, or so-called oligomers having a lower molecular weight than commercially available polymers may be used. As the oligomer, an oligomer having a functional group capable of reacting with the thermosetting resin at the end or in the molecular chain is generally preferred.

熱硬化性樹脂と反応しうる官能基を末端または分子鎖中
に有するオリゴマーを用いた例としては、官能基として
芳香族アミンを末端に有し、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルケトンを骨格とする例があり
、特開昭60−15420および特開昭61−2125
43および特開昭61−212544が、挙げられる。
An example of using an oligomer that has a functional group at the end or in the molecular chain that can react with a thermosetting resin is an oligomer that has an aromatic amine at the end as a functional group and a backbone of polysulfone, polyethersulfone, or polyetherketone. There are examples of this, such as JP-A-60-15420 and JP-A-61-2125.
43 and JP-A No. 61-212544.

また、J、E、)lcGrathらも第31回サンベシ
ンポジウム(31th SAMPE(198B)580
)で発表している。また、特開昭61−228016に
おいても同様の例が示されている。これらによるといず
れも耐熱性が良好で靭性の高い硬化物を与えていること
がわかる。また、官能基として芳香族アミンを末端に有
し、ポリスルホンを骨格とする例として、特開昭58−
134111および特開昭59−36127が示され、
J、 E、 McGrathらも第30回サンペシンポ
ジウム(30th 5A)IPE(1985)947)
で発表している。これらは、耐熱性が良好で靭性の高い
硬化物を与えていることを示している。
In addition, J, E, ) lcGrath et al. also attended the 31st SAMPE (198B) 580
) has been announced. A similar example is also shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-228016. According to these results, it can be seen that all cured products have good heat resistance and high toughness. In addition, as an example of having an aromatic amine at the end as a functional group and having a polysulfone skeleton, JP-A-58-
134111 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-36127,
J, E, McGrath et al. 30th Sanpe Symposium (30th 5A) IPE (1985) 947)
It is announced in These results indicate that a cured product with good heat resistance and high toughness was obtained.

このように熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、熱
硬化性樹脂を単独で用いた場合より良好な結果を与える
。これは、熱硬化性樹脂が、一般に脆い欠点を有しなが
らオートゲレープによる低圧成型が可能であるのに対し
て、熱可塑性樹脂が、一般に強靭である利点を有しなが
らオートクレーブによる低圧成型が困難であるという二
律背反した特性を示すため、これらを混合して用いるこ
とで物性と成形性のバランスをとることができるためで
ある。
Thus, mixtures of thermosetting resins and thermoplastic resins give better results than when thermosetting resins are used alone. This is because thermosetting resins generally have the disadvantage of being brittle but can be molded at low pressure using an autoclave, whereas thermoplastic resins have the advantage of being tough but are difficult to mold at low pressure using an autoclave. This is because they exhibit contradictory properties, so by mixing and using them, it is possible to balance physical properties and moldability.

成形性は最も単純には樹脂組成物の昇温過程における最
低粘度で表される。プリプレグに適した最低粘度の下限
はプリプレグ中の樹脂含有量や積層の枚数や硬化方法や
硬化条件(温度、圧力)により著しく異なるため、−概
に規定できないが、オートクレーブを用いた成形では、
一般には1ポイズ以上、より好ましくは10ボイズ以上
が適し、積層枚数が増えるとさらに最低粘度の高い樹脂
系(例えば10〜100ポイズ)が最適となる。
Moldability is expressed most simply by the lowest viscosity of the resin composition during the temperature rising process. The lower limit of the minimum viscosity suitable for prepreg cannot be generally defined, as it varies significantly depending on the resin content in the prepreg, the number of layers, the curing method, and the curing conditions (temperature, pressure), but when molding using an autoclave,
Generally, 1 poise or more, more preferably 10 poise or more is suitable, and as the number of laminated sheets increases, a resin system with a higher minimum viscosity (for example, 10 to 100 poise) becomes optimal.

昇温過程の粘度は、コーンプレート式回転粘度計あるい
は、B型粘度計を用いて測定できる。昇温速度は、一般
に0.5〜5℃が適当であるが、昇温速度を変化させる
と粘度挙動も変化するので一般には毎分1〜2℃の昇温
速度で測定される。
The viscosity during the heating process can be measured using a cone-plate rotational viscometer or a B-type viscometer. Generally, a suitable temperature increase rate is 0.5 to 5°C, but since changing the temperature increase rate also changes viscosity behavior, measurements are generally made at a temperature increase rate of 1 to 2°C per minute.

以上により、マトリックス樹脂100重量部に対する熱
可塑性樹脂成分は0〜50重量%、より好ましくは0〜
30重量%でおる。
According to the above, the thermoplastic resin component is 0 to 50% by weight, more preferably 0 to 50% by weight based on 100 parts by weight of the matrix resin.
It is 30% by weight.

構成要素[C]は熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂のいず
れか、または、その両者を素材とする微粒子であること
が必要である。
Component [C] needs to be fine particles made of either a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or both.

微粒子でおればベース樹脂と混ぜたときにベース樹脂中
に分散、した状態で存在するため、みかけ上マトリック
ス樹脂にはベース樹脂の特性が支配的に現れ、強化繊維
に含浸した時でもベース樹脂のもつ粘着性および変形性
(ドレープ性)を保持し、取扱い性に優れたプリプレグ
を得ることができる。したがって、微粒子の特性として
は粘着性および変形性(ドレープ性)が要求されないた
め、微粒子として選択出来る素材は広範に及ぶ。このた
め従来、性能が勝れているにもかかわらずマトリックス
樹脂として使用することが困難であった樹脂でも微粒子
化して用いることによりマトリックス樹脂を構成する成
分として使用し、マトリックス樹脂の性能を改良するこ
とができる。
If the particles are in the form of fine particles, they exist in a dispersed state in the base resin when mixed with the base resin, so the characteristics of the base resin appear to be dominant in the matrix resin, and even when impregnated into reinforcing fibers, the characteristics of the base resin do not change. It is possible to obtain a prepreg that maintains its adhesive properties and deformability (drapeability) and has excellent handling properties. Therefore, since adhesiveness and deformability (drapeability) are not required as characteristics of the fine particles, there is a wide range of materials that can be selected for the fine particles. For this reason, even resins that have conventionally been difficult to use as matrix resins despite their superior performance can be made into fine particles and used as constituent components of matrix resins, improving the performance of matrix resins. be able to.

微粒子として用いる熱硬化性樹脂とは、熱または光や電
子線などの外部からのエネルギーにより硬化して、少な
くとも部分的に三次元架橋体を形成する樹脂すべてをざ
す。好ましい熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、
アリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、マレイミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂、アセチレン末端を有する樹脂
、ビニル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、
ナジック酸末端を有する樹脂、シアン酸エステル末端を
有する樹脂があげられる。市販品として入手可能な熱硬
化性樹脂微粒子としては、たとえば、東し■製エポキシ
樹脂トレパールEP−8゜鐘紡■製フェノール樹脂ベル
パールR−800などが挙げられる。また、微粒子を市
販品として入手することができない場合でも上記の樹脂
を粉砕することにより微粒子化することが可能であるし
、ざらに分級することにより希望の粒子径の範囲のもの
だけを使用することができる。
The thermosetting resin used as fine particles refers to any resin that is cured by heat or external energy such as light or electron beam to form a three-dimensional crosslinked body at least partially. Preferred thermosetting resins include epoxy resins, phenolic resins, unsaturated polyester resins, amino resins,
Allyl resin, silicone resin, urethane resin, maleimide resin, polyimide resin, resin with acetylene end, resin with vinyl end, resin with allyl end,
Examples include resins having nadic acid terminals and resins having cyanate ester terminals. Commercially available thermosetting resin fine particles include, for example, epoxy resin Treparle EP-8 manufactured by Toshishi Corporation, and phenolic resin Bellpearl R-800 manufactured by Kanebo Corporation. In addition, even if fine particles cannot be obtained as a commercial product, it is possible to make them into fine particles by crushing the above resin, and by rough classification, only particles within the desired particle size range can be used. be able to.

微粒子として熱可塑性樹脂を用いることも本発明にとっ
て好適である。本発明に好適な熱可塑性樹脂は、主鎖に
、炭素炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結
合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、
尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾ
ール結合、カルボニル結合から選ばれる結合を有する熱
可塑性樹脂であるが、分子内に部分的架橋構造を有する
ものでもざしつかえない。具体的には、ポリアクリレー
ト、ポリ酢酸ビニル、ポリスチロールに代表されるビニ
ル系樹脂、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、
ポリアセタール、ポリカーボナート、ポリフェニレンオ
キシド、ポリフェニレンスルフィド、ボリアリレート、
ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテル
スルホン、ポリエーテルエーテルケトンのようなエンジ
ネアリングプラスチックに属する熱可塑性樹脂、ポリエ
チレン、ポリプロピレンに代表される炭化水素系樹脂、
酢酸セルロース、酪酸セルロースに代表されるセルロー
ス誘導体が挙げられる。
It is also suitable for the present invention to use a thermoplastic resin as the fine particles. Thermoplastic resins suitable for the present invention include carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds,
The thermoplastic resin has a bond selected from a urea bond, a thioether bond, a sulfone bond, an imidazole bond, and a carbonyl bond, but it may also have a partially crosslinked structure within the molecule. Specifically, vinyl resins such as polyacrylate, polyvinyl acetate, and polystyrene, polyamide, polyaramid, polyester,
Polyacetal, polycarbonate, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyarylate,
Thermoplastic resins belonging to engineering plastics such as polybenzimidazole, polyimide, polyamideimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, and polyetheretherketone; hydrocarbon resins represented by polyethylene and polypropylene;
Examples include cellulose derivatives such as cellulose acetate and cellulose butyrate.

特に、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリアセタール
、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド
、ボリアリレート、ポリエステル、ポリアミドイミド、
ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
アラミド、ポリベンゾイミダゾールは耐衝撃性に優れる
ので本発明に使用する微粒子の素材として適している。
In particular, polyamide, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyester, polyamideimide,
Polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyaramid, and polybenzimidazole have excellent impact resistance and are therefore suitable as materials for the fine particles used in the present invention.

この中でもポリアミドの靭性は特に優れており非晶質透
明ナイロンに属するものを使用することにより耐熱性を
も兼ね備えることができる。市販品として入手可能な熱
可塑性樹脂微粒子としては、例えば、東しn製ナイロン
12微粒子5P−500゜日本合成ゴム■製アクリル系
微粒子MP−1000などが挙げられる。また、微粒子
を市販品として入手することができない場合でも上記の
樹脂を粉砕することにより微粒子化することが可能であ
るし、さらに分級することにより希望の粒子径の範囲の
ものだけを使用することができる。
Among these, polyamide has particularly excellent toughness, and by using a polyamide that belongs to the amorphous transparent nylon category, it can also have heat resistance. Commercially available thermoplastic resin fine particles include, for example, nylon 12 fine particles 5P-500 manufactured by Toshin Corporation and acrylic fine particles MP-1000 manufactured by Japan Synthetic Rubber. Furthermore, even if fine particles cannot be obtained as a commercial product, it is possible to make them into fine particles by crushing the above-mentioned resin, and by further classification, it is possible to use only particles within the desired particle size range. Can be done.

微粒子として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物を
用いることも好適である。その際の好適な熱硬化性樹脂
、熱可塑性樹脂は上述と同一である。例えばフェノール
樹脂とナイロン樹脂との混合物とすればナイロン樹脂の
靭性を維持したままナイロン樹脂の吸水率を低下させて
TQを上げるため耐熱耐水性に優れた粒子成分とするこ
とができる。
It is also suitable to use a mixture of a thermosetting resin and a thermoplastic resin as the fine particles. Suitable thermosetting resins and thermoplastic resins in this case are the same as those mentioned above. For example, if a mixture of a phenol resin and a nylon resin is used, the water absorption rate of the nylon resin is lowered and the TQ is increased while maintaining the toughness of the nylon resin, resulting in a particle component with excellent heat and water resistance.

微粒子の分布については、プリプレグの表面層すなわち
、成形して複合材料になった場合のプリプレグシートと
プリプレグシートの間に片寄って存在することが好まし
い。
Regarding the distribution of the fine particles, it is preferable that they exist in a biased manner in the surface layer of the prepreg, that is, between the prepreg sheets when molded into a composite material.

複合材料のような異方性の強い材料では材料全体に均一
な応力が発生することはほとんどなく、たいていの場合
応力は特定の部分に集中する。特にシート状のプリプレ
グを積層して得られる繊維強化複合材料の場合、外部か
らの衝撃力など外力がかかる場合、シートとシートの間
すなわち層間に大きな応力がかかることが知られている
。従って、靭性に優れた微粒子が層間に比較的高濃度で
分布している場合には層間靭性の向上に著しい効果をも
たらす。
In highly anisotropic materials such as composite materials, uniform stress is rarely generated throughout the material, and in most cases stress is concentrated in specific areas. In particular, in the case of fiber-reinforced composite materials obtained by laminating sheet-like prepregs, it is known that when an external force such as an external impact force is applied, a large stress is applied between the sheets, that is, between the layers. Therefore, when fine particles with excellent toughness are distributed between the layers at a relatively high concentration, a remarkable effect is brought about in improving the interlayer toughness.

特に、層間靭性を向上させようとする場合、プリプレグ
の表裏あるいは片面に熱可塑性樹脂を主要成分とする明
確に分離したフィルム層をもうけることを特徴とする特
開昭80−231738に開示されているが、本発明に
用いる微粒子ではそのような分離層を形成することを必
要としない。l!維強化複合材料が衝撃などの歪を受け
た時に発生する内部応力は1間を中心とする層に対して
垂直方向の分布であり、むしろ微粒子をその分布に合わ
せて存在させて明確に分離ざぜないほうが改質効果、補
強効果が大きい。
In particular, when trying to improve the interlayer toughness, a technique disclosed in JP-A-80-231738 is characterized in that a clearly separated film layer containing a thermoplastic resin as a main component is provided on the front and back sides or one side of the prepreg. However, the fine particles used in the present invention do not require the formation of such a separation layer. l! The internal stress that occurs when a fiber-reinforced composite material is subjected to strain such as an impact has a distribution perpendicular to the layer centered on the layer 1, but rather the fine particles are arranged in accordance with the distribution and are clearly separated. Without it, the modification and reinforcing effects are greater.

すなわち、ここで実現される複合材料の最大の特徴は特
異な性質を有する素材が適切な場所に配置されていると
いう意味で、マトリックス樹脂がベース樹脂と微粒子成
分とのハイブリッド型になっているということなのであ
る。
In other words, the greatest feature of the composite material realized here is that materials with unique properties are placed in appropriate locations, and the matrix resin is a hybrid of the base resin and fine particle components. That's true.

ざらには、特開昭60−231738の場合との大きな
違いは特開昭60−231738が分離フィルム層の存
在させているためにプリプレグの粘着性が低下したり、
複合材料としたときの繊維含有率を高くできないなどの
欠点を伴なっているのに対して、本発明ではこのような
問題を全く有していない。
Generally speaking, the major difference from the case of JP-A 60-231738 is that JP-A 60-231738 has a separation film layer, which reduces the adhesiveness of the prepreg.
In contrast, the present invention does not have such problems at all, whereas it has drawbacks such as the inability to increase the fiber content when made into a composite material.

本発明に用いる微粒子の形状は球状に限られるものでは
ない。もちろん球状であってもよいが、樹脂塊を粉砕し
た微粉体や、スプレードライ法、再沈澱法で得られる微
粒子のごとく形状ざまざまの状態で一向に差し支えない
。その他、繊維を短く切断したミルドファイバー状でも
、また針状、ウィスカー状でも差し支えない。特に球状
の粒子を使用したい場合は懸濁重合法で得られる製品が
そのまま使える。
The shape of the fine particles used in the present invention is not limited to spherical. Of course, it may be spherical, but it may be in a variety of shapes, such as fine powder obtained by crushing a resin lump, or fine particles obtained by a spray drying method or a reprecipitation method. In addition, it may be in the form of milled fibers obtained by cutting the fibers into short lengths, or may be in the form of needles or whiskers. Especially when it is desired to use spherical particles, products obtained by suspension polymerization can be used as is.

微粒子の大きさは粒径で表現されるが、この場合の粒径
とは遠心沈降速度法などで求められる体積平均粒径を意
味する。
The size of fine particles is expressed by the particle size, and the particle size in this case means the volume average particle size determined by a centrifugal sedimentation velocity method or the like.

本発明で用いる微粒子の粒径は、2μm〜250μmの
範囲のものが適し、より好ましくは5μm〜100μm
のものである。2μm以下の場合、微粒子とベース樹脂
を混合したマトリックス樹脂を強化繊維中に含浸させる
時に微粒子もベース樹脂といっしょに強化11AHのフ
ィラメント間のすきまに侵入していき、微粒子がプリプ
レグの表面層に片寄って存在しなくなるからである。一
方、微粒子の粒径が、2μm以上の場合は、微粒子を含
むマトリックス樹脂を強化繊維中へ含浸させる時に微粒
子は強化繊維のフィラメント間のすきまから排除される
、すなわち強化l!雑により濾過されるため、プリプレ
グの表面に片寄って存在することになる。
The particle size of the fine particles used in the present invention is suitably in the range of 2 μm to 250 μm, more preferably 5 μm to 100 μm.
belongs to. If the size is 2 μm or less, when the matrix resin, which is a mixture of fine particles and base resin, is impregnated into the reinforcing fibers, the fine particles will also invade the gaps between the reinforced 11AH filaments together with the base resin, causing the fine particles to be biased towards the surface layer of the prepreg. This is because it ceases to exist. On the other hand, when the particle size of the fine particles is 2 μm or more, the fine particles are removed from the gaps between the filaments of the reinforcing fibers when the matrix resin containing the fine particles is impregnated into the reinforcing fibers, that is, the reinforcing l! Since the particles are filtered by impurities, they are concentrated on the surface of the prepreg.

ただし、微粒子の形状がミルドファイバー状、針状、ウ
ィスカー状のように異方性の大きなものの場合は粒径が
小ざくともフィラメント間に侵入しにくくプリプレグの
表面に排除される傾向がある。
However, if the shape of the fine particles is highly anisotropic, such as milled fibers, needles, or whiskers, even if the particle size is small, it is difficult for them to penetrate between the filaments, and they tend to be removed to the surface of the prepreg.

また、2μm以下の粒径の微粒子であっても、ベース樹
脂と混合することによってベース樹脂が微粒子の中へ膨
潤してみかけの粒径が大きくなる場合は、みかけの粒径
に上記粒径の概念が適用される。
In addition, even if the particles have a particle size of 2 μm or less, if the base resin swells into the particles by mixing with the base resin and the apparent particle size increases, the apparent particle size may be larger than the above particle size. Concepts are applied.

粒径が150μmをこえる場合は強化繊維の配列を乱し
たり、積層して得られる複合材料の層間を必要以上に厚
くするため複合材料としたときの物性を低下させる欠点
がある。ただし、150μmをこえる粒径をもつ微粒子
でも成形中にベース樹脂に部分的に溶解し小さくなる素
材の粒子や、あるいは成形中の加熱により変形すること
で、フィラメント間や複合材料の層間を成形前より狭く
する素材も必り、その場合には適したものとして使用で
きる。
If the particle size exceeds 150 μm, the arrangement of the reinforcing fibers may be disturbed or the interlayers of the composite material obtained by lamination may become thicker than necessary, resulting in a deterioration in the physical properties of the composite material. However, even fine particles with a particle size exceeding 150 μm may be partially dissolved in the base resin during molding and become smaller, or they may be deformed by heating during molding, causing gaps between filaments and layers of composite materials to form. Materials that make it narrower are also necessary and may be suitable in that case.

なお、粒径の最適値については、用いる強化繊維の外径
や製造するプリプレグの厚みにより、異なる場合もある
Note that the optimum value of the particle size may vary depending on the outer diameter of the reinforcing fibers used and the thickness of the prepreg to be manufactured.

微粒子は成形後に元の形状を保持していてもまた形状を
消失してもかまわないがそれぞれに一長一短があり、目
的に応じて使い分けることができる。微粒子が熱硬化性
樹脂の場合は上記のいずれでもあまり効果に差がないが
熱可塑性樹脂の場合にはそれぞれ次のような効果を生ず
る。しかも違いは微粒子が複合材料の層間のような特定
の部分に高濃度で集中した構造の場合に特に顕著に現れ
る。
Fine particles may retain their original shape or may lose their shape after molding, but each has its advantages and disadvantages, and can be used depending on the purpose. When the fine particles are a thermosetting resin, there is not much difference in the effects among the above, but when the fine particles are a thermoplastic resin, the following effects are produced. Moreover, the difference is particularly noticeable in structures where fine particles are concentrated at high concentrations in specific areas, such as between the layers of a composite material.

すなわち、元の形状を保持する場合には熱可塑性樹脂成
分である微粒子が孤立分散するため熱可塑性樹脂の欠点
である有機溶剤に接触した時の劣化および連続加重下で
のクリープ現象がマトリックス樹脂全体に現れることが
なく、耐溶剤性並びに耐クリープ性に優れた複合材料が
得られる。しかしながらベース樹脂と微粒子との親和性
が極めて乏しい場合には応力が発生した時ベース樹脂と
微粒子とのはく離が生じ、ここが材料の欠点になる恐れ
がある。その意味ではベース樹脂と微粒子との間にはあ
る程度の部分相溶性あるいは反応性があるほうが好まし
い。
In other words, if the original shape is maintained, the fine particles of the thermoplastic resin component will be isolated and dispersed, so the deterioration when coming into contact with organic solvents and the creep phenomenon under continuous loading, which are disadvantages of thermoplastic resin, will occur throughout the matrix resin. A composite material with excellent solvent resistance and creep resistance can be obtained. However, if the affinity between the base resin and the fine particles is extremely poor, peeling between the base resin and the fine particles may occur when stress is generated, and this may become a defect in the material. In this sense, it is preferable that there is some degree of partial compatibility or reactivity between the base resin and the fine particles.

一方、成形後に粒子形状が消失する場合は熱可塑性樹脂
成分である微粒子がある程度一体化し、連続的な部分を
形成するため耐溶剤性の低下あるいは耐クリープ性の低
下をもたらすことが懸念される。しかしながらベース樹
脂と微粒子との接着は十分に強く、応力発生時に両者の
はく離が生ずることのない良好な複合材料が得られる。
On the other hand, if the particle shape disappears after molding, there is a concern that the fine particles of the thermoplastic resin component will be integrated to some extent and form a continuous part, resulting in a decrease in solvent resistance or creep resistance. However, the adhesion between the base resin and the fine particles is sufficiently strong, and a good composite material can be obtained in which the two do not peel off when stress is generated.

微粒子の量としてはマトリックス樹脂に対して0.1重
量%〜80重量%の範囲が適している。
A suitable amount of fine particles is in the range of 0.1% to 80% by weight based on the matrix resin.

1重囲%以下では微粒子の効果がほとんど現れず、また
80重量%をこえるとベース樹脂との混合が困難になる
うえ、マトリックス樹脂としての粘着性も大幅に低下し
てしまう。
If the amount is less than 1% by weight, the effect of the fine particles will hardly be exhibited, and if it exceeds 80% by weight, it will be difficult to mix with the base resin and the adhesiveness as a matrix resin will be significantly reduced.

特にベース樹脂の剛性を複合材料の圧縮強度の発現に活
かしたまま破断伸度のたかい柔軟な特性を有する微粒子
で複合材料の層間を高靭化するような目的で使用する場
合は、むしろ2重量%〜20重量%の少ない範囲のほう
が好適である。
In particular, if the rigidity of the base resin is used to develop the compressive strength of the composite material while using fine particles that have a high elongation at break and flexibility, and are used for the purpose of increasing the toughness between the layers of the composite material, it is preferable to % to 20% by weight is preferred.

本発明によるプリプレグの製造方法は、構成要素[B]
すなわちベース樹脂と構成要素[C]すなわち微粒子の
混合品を調整した後、その混合品と構成要素[A]すな
わち長繊維からなる強化繊維と組合わせて製造する方法
である。
The prepreg manufacturing method according to the present invention includes the component [B]
That is, after preparing a mixture of the base resin and component [C], that is, fine particles, this is a method of manufacturing by combining the mixture with component [A], that is, reinforcing fibers made of long fibers.

ベース樹脂と微粒子の混合品の調整方法については、あ
らかじめベース樹脂と微粒子をニーダ−等の攪拌機で混
合した侵、離型紙等にコーティングして微粒子の入った
樹脂コーティングフィルムを作る方法と、ベース樹脂の
コーティングフィルムをあらかじめ作っておき、その上
に微粒子を適当な方法を用いて散布する方法がある。微
粒子の粒径の大きい場合は、前者の方法では薄いコーテ
ィングフィルムを作ることは容易ではないため、後者の
方法が好ましい。樹脂コーティングフィルムの製造方法
については特に限定はなく、従来公知の全てのコーティ
ング方法が適用される。
There are two methods for preparing a mixture of base resin and fine particles: one method is to mix the base resin and fine particles in advance with a stirrer such as a kneader, then coat it on release paper, etc. to make a resin coating film containing fine particles. There is a method in which a coating film is prepared in advance and fine particles are sprinkled onto it using an appropriate method. When the particle size of the fine particles is large, the latter method is preferable because it is difficult to make a thin coating film using the former method. There are no particular limitations on the method for producing the resin coated film, and all conventionally known coating methods are applicable.

この微粒子とベース樹脂からなる樹脂フィルムと強化繊
維を組み合わせる方法、すなわちプリプレグ化の方法に
ついては、特に限定はなく、従来公知の全てのホットメ
ルトタイプのプリプレグ化の方法が適用される。例えば
、互いに平行かつシート状に配列した強化繊維の両面に
、この樹脂フィルムを重ね合せ、得られた重ね合せ体を
含浸ロールで加熱、加圧して樹脂を補強繊維に転移、含
浸させる方法がある。この時、微粒子は繊維により濾過
され、表面層に片寄って存在するのである。
There is no particular limitation on the method of combining the resin film made of the fine particles and the base resin with the reinforcing fibers, that is, the prepreg method, and all conventionally known hot melt type prepreg methods are applicable. For example, there is a method in which this resin film is superimposed on both sides of reinforcing fibers arranged parallel to each other in a sheet shape, and the resulting superimposed body is heated and pressurized with an impregnation roll to transfer and impregnate the reinforcing fibers with resin. . At this time, the fine particles are filtered by the fibers and are concentrated on the surface layer.

なお、本発明は両面から微粒子を含む樹脂を含浸させて
両表面に微粒子を片寄って存在させる必要はなく、片面
のみでもよい。
In addition, in the present invention, it is not necessary to impregnate both surfaces with a resin containing fine particles so that the fine particles are present on both surfaces in a biased manner, and it is sufficient to impregnate only one side.

[作用] 本発明の強化繊維は、複合材料の強度を担う最も中心的
な構成成分である。ベース樹脂はプリプレグの状態で粘
着性と柔軟性をもたらす一方、硬化後はマトリックス樹
脂全体の剛性を受は持つ。
[Function] The reinforcing fiber of the present invention is the most central component responsible for the strength of the composite material. While the base resin provides adhesiveness and flexibility in the prepreg state, it retains the rigidity of the matrix resin as a whole after curing.

微粒子はベース樹脂のもたらす粘着性、柔軟性を損うこ
となく、プリプレグの表面層に片寄って存在することに
よって、繊維強化複合材料が衝撃をはじめとする歪を受
けた時に発生する内部応力を緩和せしめ応力下での破壊
を遅らせたり、脆性的な破壊モードから靭性の高い破壊
モード々変える作用をもたらす。微粒子のこのような作
用は主として微粒子成分そのものの許容量の大きいこと
や、ベース樹脂との接着性あるいはマトリックス樹脂中
における分布様式によるものと考えられる。
The fine particles alleviate the internal stress that occurs when the fiber-reinforced composite material is subjected to stress such as impact by being concentrated on the surface layer of the prepreg without impairing the adhesiveness and flexibility provided by the base resin. It has the effect of delaying fracture under stress and changing from a brittle fracture mode to a highly tough fracture mode. This effect of the fine particles is thought to be mainly due to the large tolerance of the fine particle components themselves, their adhesion to the base resin, or their distribution pattern in the matrix resin.

本発明のツブリプレグの製造方法は、簡単に微粒子をプ
リプレグの表面層へ片寄って存在させることができる。
The method for manufacturing prepreg of the present invention can easily cause fine particles to be biased toward the surface layer of the prepreg.

[実施例] 以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。[Example] The invention will be explained in further detail by the following examples.

実施例中の各成分の量は重量部を表わし、エポキシ樹脂
添加剤、微粒子、硬化剤の内容は以下の通りである。
The amounts of each component in the examples represent parts by weight, and the contents of the epoxy resin additive, fine particles, and curing agent are as follows.

エポキシA:N、N、N”、N−−テトラグリシジルジ
アミノジフェニルメタン、住友化学工業■製ELM43
4 エポキシB:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、第日本
インキ化学工業■製エピクロン830エポキシC:ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、油化シェルエポキシ■I
uEP825 添加剤:ポリエーテルスルフォン、インペリアル・ケミ
カル・インダストリー社製VIC丁REXPES500
3P 硬化剤ニジアミノジフェニルスルホン、微粒子A:ナイ
ロン12、東し■製5P−500(平均粒径12μm) 微粒子B;透明ナイロン、エムサーベルケ社製グリルア
ミドTR−55の粉砕品(平均粒径30μm) 実施例1 エポキシ810部、エポキシ810部に、添加剤15部
を加え、ニーダ−中で150℃で2時間攪拌した。その
後、60℃まで冷却し、硬化剤A35部を添加し、30
分間攪拌してベース樹脂を19だ。続けて60℃のニー
ダ−中でベース樹脂150部に対して微粒子A12部を
加え、30分間攪拌して、微粒子とベース樹脂の混合物
を得た。
Epoxy A: N, N, N'', N--tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, ELM43 manufactured by Sumitomo Chemical ■
4 Epoxy B: Bisphenol F type epoxy resin, Epiclon 830 manufactured by Dai-Nippon Ink Chemical Industry ■Epoxy C: Bisphenol A type epoxy resin, oil-based shell epoxy ■I
uEP825 Additive: Polyether sulfone, VIC Ding REXPES500 manufactured by Imperial Chemical Industries
3P hardening agent Nidiaminodiphenylsulfone, fine particles A: Nylon 12, 5P-500 manufactured by Toshi ■ (average particle size 12 μm) Fine particles B: transparent nylon, crushed product of Grilamid TR-55 manufactured by M-Serbelke (average particle size 30 μm) Implementation Example 1 15 parts of additives were added to 810 parts of epoxy and 810 parts of epoxy, and the mixture was stirred in a kneader at 150°C for 2 hours. Thereafter, it was cooled to 60°C, 35 parts of hardening agent A was added, and 30 parts of curing agent A was added.
Stir for 19 minutes to remove the base resin. Subsequently, 12 parts of fine particles A were added to 150 parts of the base resin in a kneader at 60°C, and the mixture was stirred for 30 minutes to obtain a mixture of the fine particles and the base resin.

この混合物を光学顕微鏡で観察して微粒子が均一に分散
していることと、微粒子の形状を保っていることを確認
した。次にこの混合物を離型紙上にコーティングして3
5 g/mの目付の樹脂フィルムを得た。次にこの樹脂
フィルムを一方向に引き揃えた強化繊維である東し■製
炭素繊維“トレカ”Ta2Oの両面に重ね合せ、外径1
00mmの140℃に加熱した含浸ロールで線圧5S/
cmで加圧して樹脂を含浸させてプリプレグを得た。こ
の時のプリプレグのCF目付は150g/Tdであった
。このプリプレグは表面に粘着性があり、ドレープ性も
良好であった。また、このプリプレグを昇温速度1℃/
minで180℃まで昇温させて180℃で2時間硬化
させた後、断面を反射型顕微鏡で1!察して微粒子がプ
リプレグの表面層に片寄って存在していることを確認し
た。
This mixture was observed under an optical microscope to confirm that the fine particles were uniformly dispersed and that the shape of the fine particles was maintained. Next, coat this mixture on release paper and
A resin film with a basis weight of 5 g/m was obtained. Next, this resin film was superimposed on both sides of Toshi ■'s carbon fiber "Toreca" Ta2O, which is a reinforcing fiber that was aligned in one direction, and the outer diameter was 1
00mm impregnated roll heated to 140℃ with a linear pressure of 5S/
A prepreg was obtained by impregnating the resin with a pressure of 1.5 cm. The CF basis weight of the prepreg at this time was 150 g/Td. This prepreg had a sticky surface and good drapability. In addition, this prepreg was heated at a heating rate of 1℃/
After raising the temperature to 180℃ for 2 hours and curing at 180℃ for 2 hours, the cross section was examined using a reflection microscope. It was confirmed that the fine particles were concentrated on the surface layer of the prepreg.

得られたプリプレグを疑似等方的に48枚積層し、オー
トクレーブ中で6k11/CIi、180℃の条件で2
時間成形を行ない、厚さ約6.Bmmの硬化板を得た。
48 sheets of the obtained prepreg were laminated in a quasi-isotropic manner and heated in an autoclave at 6k11/CIi at 180°C for 2 hours.
After time molding, the thickness was approx. 6mm. A cured plate of Bmm was obtained.

この硬化板を250mmx 125mmに切り出し、1
000ボンドインチ/インチの落錘衝撃エネルギーを与
えた。この衝撃試験により生じた損傷をキャノン/ホロ
ニラ9ス社製超音波探傷映像装置M400B型を用いて
測定した。損傷面積を表1に示す。次にこの衝撃を与え
た硬化板をNASARPI092に従い、圧縮強度試験
を行なった。衝撃後圧縮強度を表1に示す。
Cut this hardened board into 250mm x 125mm, 1
A falling weight impact energy of 0.000 bond inches/inch was applied. The damage caused by this impact test was measured using an ultrasonic flaw detection imaging device model M400B manufactured by Canon/Holonyras 9s. The damaged area is shown in Table 1. Next, the hardened plate subjected to this impact was subjected to a compressive strength test in accordance with NASA RPI092. Table 1 shows the compressive strength after impact.

実施例2.3 表2に示す樹脂組成物について、実施例1と同じ手順で
プリプレグを作製し、その硬化板の物性を測定した。そ
の結果を表1に示す。
Example 2.3 A prepreg was produced using the resin composition shown in Table 2 in the same manner as in Example 1, and the physical properties of the cured plate were measured. The results are shown in Table 1.

比較例1 表2に示す樹脂組成物について実施例1と同じ手順でプ
リプレグを作り、その硬化板の物性を測定した。その結
果を表1に示す。
Comparative Example 1 A prepreg was made using the same procedure as in Example 1 using the resin composition shown in Table 2, and the physical properties of the cured plate were measured. The results are shown in Table 1.

まとめて記載した表1の硬化板の物性から衝撃後の圧縮
強度は実施例1〜3で明らかなように比較例より大幅に
改善されていることを確認した。
From the physical properties of the cured plates listed in Table 1, it was confirmed that the compressive strength after impact was significantly improved compared to the comparative example, as is clear in Examples 1 to 3.

表1 表2 [発明の効果] 本発明の微粒子が表面層に片寄って存在するプリプレグ
はプリプレグとしての粘着性、柔軟性を確保しつつ繊維
強化複合材料としたときに、高い圧縮、引張りおよび曲
げ強さ並びに衝撃損傷に耐える能力をあられし、微粒子
を含まない従来の繊維強化複合材料よりも大きな靭性、
耐せん断面撃性、衝撃損傷耐性および耐亀裂成長性を有
する。
Table 1 Table 2 [Effects of the invention] The prepreg of the present invention in which the fine particles are concentrated on the surface layer has high compression, tensile and bending properties when made into a fiber-reinforced composite material while ensuring the adhesiveness and flexibility of the prepreg. Greater toughness than traditional fiber-reinforced composites that do not contain particulates, offering strength and the ability to withstand impact damage.
Has shear impact resistance, impact damage resistance and crack growth resistance.

また本発明により得られる複合材料は上記特性のみなら
ず一方向強化材における90’引張り破断伸度ならびに
強度の向上にも著しい効果をもたらす。
Furthermore, the composite material obtained by the present invention has a remarkable effect on improving not only the above-mentioned properties but also the 90' tensile elongation at break and the strength of the unidirectionally reinforced material.

本発明のプリプレグの製造方法は、上記特徴を持つ微粒
子がプリプレグの表面層に片寄って存在するプリプレグ
を容易に製造できる。
The prepreg manufacturing method of the present invention can easily produce a prepreg in which the fine particles having the above characteristics are concentrated on the surface layer of the prepreg.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)次の構成要素[A]、[B]、[C]を必須とす
るプリプレグを製造するに際して、構成要素[B]と構
成要素[C]の混合品を調製した後、その混合品と構成
要素[A]と組合わせることにより製造することを特徴
とする繊維強化プリプレグの製造方法。 [A]:長繊維からなる強化繊維 [B]:ベース樹脂 [C]:樹脂を素材とする微粒子
(1) When manufacturing a prepreg that requires the following components [A], [B], and [C], after preparing a mixture of component [B] and component [C], the mixed product A method for producing a fiber-reinforced prepreg, characterized in that it is produced by combining with component [A]. [A]: Reinforced fiber made of long fibers [B]: Base resin [C]: Fine particles made of resin
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